沪科版高中生物选修1课件酶的固定化

C [固定化酶只是将酶固定在载体上，仍然具有酶的特点(如专 一性)，此外固定化酶还具有易与产物分离、能反复利用等优点。]
3．为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响，以及固定化 藻对含 Zn2＋污水的净化作用，科研人员用筛选到的一株绿球藻进行 实验，流程及结果如下。请回答下列问题：
图1
图2
(1) 实 验 中 海 藻 酸 钠 的 作 用 是 ________ ， CaCl2 的 作 用 是 ________。
(2)为洗去凝胶球上残余的 CaCl2 和其他污染物，并保持绿球藻 活性，宜采用________洗涤。图 1 中 1.0%海藻酸钠组培养 24 h 后， 移动凝胶球，溶液呈绿色，原因是________________。
(3)为探索固定化藻对含 Zn2＋污水的净化作用，应选用浓度为 ____________海藻酸钠制备凝胶球。
B [固定化酶可以实现对酶的重复利用；固定化酶可以与反应 物充分接触，因此固定化酶应用过程中不存在溶解氧交换受阻；固 定化细胞固定了一系列酶，因此其中的酶可催化一系列的化学反应； 利用海藻酸钠固定酵母细胞的方法是包埋法。]
固定化酶的应用
关于固定化酶中的酶的说法正确的是( ) A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应 B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用 C．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远 利用下去 D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专 一性特点
体上。
(2)_包__埋_法__：将酶包埋到多孔性凝胶中的固定化方法。
(3)物理吸附法。
3．优点
(1)固定化酶的_活__性_稳定，可反复使用； (2)固定化酶能与反应液分开，制品较易_纯__化_； (3)工业化生产可实现大批量、_连_续__化__、_自_动__化__；
(4)极大地降低了生产成本。 4．缺点
当堂达标 固双基
1．下图中所示的酶固定化技术中属于包埋法的一组是( )
①
②
③
④
A．①② B．①③④ C．①④ D．③④
D [①为吸附法，②为化学结合法，③④为包埋法，③包埋于 网格中，④包埋于微胶囊中。]
2．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是( ) A．有利于酶与产物分离 B．可以被反复利用 C．能自由出入依附的载体 D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应
固定化细胞的优点 (1)固定化细胞含有一系列的酶，可以催化一系列的反应。 (2)反应的条件较易控制。 (3)使用时间更长。
下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是( ) A．固定化酶可以实现对酶的重复利用 B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素 C．固定化细胞中的酶可催化一系列的化学反应 D．利用海藻酸钠固定酵母细胞的方法是包埋法
[解析] (1)绿球藻为单细胞生物，可用包埋法固定化，实验中海 藻酸钠的作用是包埋绿球藻。配制好的海藻酸钠溶液需要滴入 CaCl2 溶液中，与 CaCl2 反应形成凝胶球，刚形成的凝胶球应在 CaCl2 溶液 中浸泡一段时间，有利于形成稳定的结构。
(2)将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(生理盐水)清洗 2～3 次，能够洗去凝胶球上残余的 CaCl2 和其他污染物，并保持绿球藻的 活性。如果包埋绿球藻用的海藻酸钠浓度过低，或形成的凝胶球孔 径过大，在培养过程中会有绿球藻从包埋材料中漏出来，使溶液呈 绿色。
第三章 酶的制备及应用
第四节 酶的固定化
自主预习 探新知
一、固定化酶 1．含义
通过物理或化学的方法，将_水__溶_性__的__酶__与_不__溶__性__的_载__体__结合， 使酶固定在载体上，并在一定的_空__间__范__围_内__进行催化反应。
2．方法
(1)共价键结合法：通过化学反应将酶以_共__价__键_结合到尼龙等载
关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法中，错误的是( ) A．固定化酶生物活性强，可长久使用 B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高 C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用 D．固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产量和质量 A [固定化酶只是将酶固定在载体上，活性不变，仍具有蛋白 质的特性，可以发生老化、变性、失活等。]
合作探究 攻重难
一、酶、固定化酶与固定化细胞的比较
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
①对环境条件非常
敏感，易失活
不利于催化一系
缺点
②难回收，成本高，列的酶促反应
影响产品质量
反应物不易与酶接 近，尤其是大分子物 质，反应效率下降
①既能与反应物
催化效率高、耗能 接触，又能与产物 成本低，操作容易、
优点
低、污染低
(4)制备固定化大肠杆菌的程序：培养大肠杆菌―→与生理盐水 和琼脂混合―→琼脂凝固后切块―→用生理盐水和蒸馏水洗净。
[答案] (1)细胞个大，不易从包埋材料中漏出 (2)将微生物细胞均匀地包埋在琼脂糖凝胶等多孔性载体中 (3)成本更低，操作更容易 (4)①用液体培养基培养大肠杆菌 ②取 1 mL 菌液与 8 mL 生理 盐水和体积分数为 2%的琼脂 16 mL 搅拌均匀 ③琼脂凝固后切成 小块 ④用生理盐水和蒸馏水洗净
分离
寿命长
②wenku.baidu.com以反复利用
(1)固定化细胞使用的都是活细胞，因此应提供一定的营养物质。 (2)固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变较 小，酶活性受外界影响也较小。
二、固定化酶的制备及利用 1．酶的固定化：
(1)18.6%的 CaCl2 溶液和甲醇溶液处理(10 s)，冲洗、吸 干。 (2)3.65 mol/L 的盐酸水解(45 min)，蒸馏水冲洗至中性。 (3)在 5%的戊二醛溶液中浸泡(20 min)。 (4)0.1 mol/L 的磷酸缓冲液洗涤，(多次)吸干。 (5)放入 1 mg/mL 的木瓜蛋白酶溶液中(4 ℃处理 3.5 h)。
需要制备_纯__净_的酶，稍有不慎，酶就会失活。
二、固定化细胞 1．含义
用适当的载体将_合__成__酶_的__细__胞__固定起来。
2．优点
比固定化酶更_简__捷_，使用寿命_更__长_。
三、木瓜蛋白酶的固定化操作技术
取尼龙布浸入等体积的_C_a_C_l_2_溶_液__和__甲__醇_______溶液中 10 s 左 右―→_盐__酸_溶液中室温下水解 45 min―→蒸馏水冲洗至中性―→室 温下放入_戊__二__醛_溶液中浸泡 20 min―→_磷__酸_缓冲液(pH 为 7.8)反复 洗 涤 ―→ 木 瓜 蛋 白 酶 溶 液 中 固 定 3.5 h ， 温 度 为 __4_℃___―→ 用 _N__aC__l ___溶液洗去多余的蛋白酶。
(4)制备固定化大肠杆菌的步骤： ①__________________________________________________； ②__________________________________________________； ③__________________________________________________； ④__________________________________________________。
[审题导析]
[解析] 酶是蛋白质，会出现老化、变性失活现象；作为催化剂， 反应前后酶的结构不变，具有专一性和高效性。酶被固定化后，仍 然具有这些特性，并且由于固定在载体上，可以反复利用，但不能 永远利用。
[答案] B
固定化酶在工业生产中的应用 (1)固定化酶活性稳定，可反复使用。 (2)固定化酶可用于工业上大规模生产。 (3)用固定化酶生产可实现大批量、连续化、自动化，极大地降 低生产成本。
2．检验酶的活性： (1)用固 定化 酶 在适 宜 温度 下 分解 蛋 白质 (10 min) (2)用双缩脲试剂检验
3．酶的再利用：用取出的固定化酶再分解蛋白质
细胞的固定化技术 请参照细胞固定化技术的相关基础知识，完成下列问题。 (1)细胞固定化技术一般采用包埋法固定化，采用该方法的原因 是_____________________________________________________。 (2)包埋法固定化是指__________________________________ _________________________________________________________。 (3)与固定化酶技术相比，固定化细胞技术的优点是________ _________________________________________________________。
(3)分析图 1 中绿球藻数量变化曲线可知，浓度为 2.0%的海藻酸 钠对绿球藻的包埋效果最好，凝胶球中包埋的绿球藻数量最多，故 应选用该浓度的海藻酸钠制备凝胶球。
(4)由 Zn2＋浓度变化曲线可知，空白凝胶球组 Zn2＋浓度下降的原 因是凝胶对 Zn2＋有一定的吸附作用。培养初期，绿球藻生长(增殖) 速度较快，导致 Zn2＋浓度下降速度较快；培养后期，由于绿球藻生 长(增殖)速度减慢、溶液中 Zn2＋浓度较低等，Zn2＋浓度下降速度较 慢。
(4)图 2 中空白凝胶球组 Zn2＋浓度下降的原因是______。结合图 1 和图 2 分析，固定化藻的实验组 24～48 h 间 Zn2＋浓度下降速度较 快的主要原因是______________；72～96 h 间 Zn2＋浓度下降速度较 慢的原因有________________________________________________ _________________________________________________________。
[审题导析]
[解析] (1)固定化细胞的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附 法，一般来说多采用包埋法固定化，因为个大的细胞难以被吸附或 结合，且不易从包埋材料中漏出。
(2)包埋法固定化即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔 性载体中。
(3)与固定化酶技术相比，固定化细胞技术的成本更低，操作更 容易。
[答案] (1)包埋绿球藻(包埋剂) 与海藻酸钠反应形成凝胶球 (凝固剂)
(2)培养液(生理盐水) 海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大) (3)2.0% (4)凝胶吸附 Zn2＋ 绿球藻生长(增殖)速度快 绿球藻生长(增殖) 速度减慢，溶液中 Zn2＋浓度较低
课时分层 作 业
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